JP4870127B2 - Full charge determination device and full charge determination method - Google Patents
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Description
本発明は、満充電判定装置および満充電判定方法に関する。 The present invention relates to a full charge determination device and a full charge determination method.
近年、太陽電池と蓄電池とを組み合わせた太陽電池システムが提案されている。太陽電池システムは、例えば、昼間、太陽電池の発電電力を負荷に供給するとともに余剰電力を用いて蓄電池を充電し、夜間、蓄電池に充電された電力を負荷に供給する。 In recent years, a solar cell system combining a solar cell and a storage battery has been proposed. For example, the solar cell system supplies the power generated by the solar cell to the load during the daytime, charges the storage battery using surplus power, and supplies the power charged in the storage battery to the load at night.
また、例えば、太陽電池の出力電力を一旦コンデンサに充電し、コンデンサが満充電になった後に、コンデンサに充電された電力を用いて蓄電池を充電する太陽電池システムが開示されている(特許文献1、特許文献2など)。 In addition, for example, a solar cell system is disclosed in which the output power of a solar cell is once charged in a capacitor and the storage battery is charged using the power charged in the capacitor after the capacitor is fully charged (Patent Document 1). Patent Document 2).
ところで、上記した従来の技術では、満充電判定を適切に行うことができないという課題があった。 By the way, in the above-described conventional technology, there has been a problem that the full charge determination cannot be appropriately performed.
すなわち、例えば、ニッケル水素蓄電池の満充電判定は、一定電流による充電を前提とした満充電条件を用いて判定される。しかしながら、太陽電池によって蓄電池を充電する場合、充電電流は、日射量の変動の影響を受けて変動してしまう。また、充電中の蓄電池の電圧は充電電流に依存することから、充電電流の変動は、蓄電池の電圧の変動となって現れる。つまり、太陽電池によって蓄電池を充電する場合、日射量の変動を避けることはできず、充電電流と蓄電池の電圧とが常に変動してしまうので、一定電流による充電を前提とした満充電条件を用いて判定することができないのである。 That is, for example, the determination of the full charge of the nickel metal hydride storage battery is performed using a full charge condition on the premise of charging with a constant current. However, when a storage battery is charged by a solar battery, the charging current varies under the influence of fluctuations in the amount of solar radiation. Further, since the voltage of the storage battery during charging depends on the charging current, the fluctuation of the charging current appears as the fluctuation of the voltage of the storage battery. In other words, when charging a storage battery with a solar battery, fluctuations in the amount of solar radiation cannot be avoided, and the charging current and the storage battery voltage always fluctuate. It cannot be judged.
また、太陽電池の出力電力を一旦コンデンサに充電する手法では、太陽電池の出力電力が常に一旦コンデンサに充電されることになり、コンデンサが満充電状態にならないと蓄電池に供給されないので、コンデンサの容量が大きいほど充電効率が低下する。このため、この手法は、上記した課題を適切に解決するものではない。 In addition, in the method of once charging the output power of the solar cell to the capacitor, the output power of the solar cell is always charged once to the capacitor and is not supplied to the storage battery unless the capacitor is fully charged. The larger the value, the lower the charging efficiency. For this reason, this method does not solve the above-mentioned problem appropriately.
なお、上記した課題は、太陽電池によって蓄電池を充電する場合に限られず、例えば、商用電源や燃料電池などであっても、一定電流でない不安定な電流を出力する電源によって蓄電池を充電する場合には、同様に課題となる。 The above-mentioned problem is not limited to charging a storage battery with a solar battery. For example, even when a storage battery is charged with a power source that outputs an unstable current that is not a constant current, such as a commercial power supply or a fuel cell. Is a challenge as well.
そこで、本発明は、上記した従来の技術の課題を解決するためになされたものであり、満充電判定を適切に行うことが可能な満充電判定装置および満充電判定方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a full charge determination device and a full charge determination method capable of appropriately performing full charge determination. And
上記した課題を解決し、目的を達成するため、蓄電池の満充電を判定する満充電判定装置であって、電流を出力する電源手段と、前記蓄電池の状態が満充電を判定すべき状態であるか否かを判定するとともに当該蓄電池が満充電であるか否かを判定する制御手段と、前記制御手段によって前記蓄電池の状態が満充電を判定すべき状態であると判定されると、当該蓄電池に対して所定電流値の一定電流を所定時間継続して供給する電力を、前記電源手段から出力された電流を用いて蓄積する蓄電手段と、前記蓄電手段によって蓄積された電力を前記所定電流値の一定電流に変換し、変換した所定電流値の一定電流を前記所定時間継続して前記蓄電池に対して供給する一定電流供給手段とを備え、前記制御手段は、前記蓄電池の状態が満充電を判定すべき状態であるか否かを判定する充電状態判定手段と、前記一定電流供給手段によって前記蓄電池に対する一定電流の供給が開始されると、当該蓄電池が満充電であるか否かを判定する満充電判定手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a full-charge determination device for determining full charge of a storage battery, wherein the power supply means for outputting current and the state of the storage battery should be determined for full charge Control means for determining whether or not the storage battery is fully charged, and when the control means determines that the state of the storage battery is to be fully charged, the storage battery Power storage means for storing a constant current of a predetermined current value continuously supplied for a predetermined time using the current output from the power supply means; and the power stored by the power storage means for the predetermined current value And a constant current supply means for continuously supplying the constant current of the converted predetermined current value to the storage battery for the predetermined time , and the control means is configured so that the state of the storage battery is fully charged. Size When the supply of the constant current to the storage battery is started by the charge state determination means for determining whether or not the storage battery is to be charged, and the constant current supply means, it is determined whether or not the storage battery is fully charged. Charging determination means.
本発明によれば、満充電判定を適切に行うことが可能になる。 According to the present invention, it is possible to appropriately determine full charge.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る満充電判定装置および満充電判定方法の実施例を詳細に説明する。まず、実施例1に係る満充電判定装置の概要を説明し、続いて、実施例1に係る満充電判定装置の構成、処理手順、実施例1の効果を説明する。その後、他の実施例を説明する。 Exemplary embodiments of a full charge determination device and a full charge determination method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. First, an outline of the full charge determination device according to the first embodiment will be described, and then the configuration, processing procedure, and effects of the first embodiment of the full charge determination device according to the first embodiment will be described. Thereafter, another embodiment will be described.
[実施例1に係る満充電判定装置の概要]
まず、図1を用いて、実施例1に係る満充電判定装置の概要を説明する。図1は、実施例1に係る満充電判定装置の構成を示すブロック図である。
[Outline of Full Charge Determination Device According to Embodiment 1]
First, the outline of the full charge determination device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the full charge determination device according to the first embodiment.
実施例1においては、満充電判定装置1の初期状態において、スイッチA12もスイッチB13も『OFF』の状態であるとする。まず、スイッチ制御部31は、スイッチA12を『ON』の状態に制御する。すると、太陽電池10から出力された電流が、蓄電池16に供給される。
In the first embodiment, it is assumed that both the switch A12 and the switch B13 are in the “OFF” state in the initial state of the full
すると、充電状態判定部32は、蓄電池16の状態が、満充電を判定すべき状態であるか否かを判定する。例えば、実施例1における充電状態判定部32は、電圧計測部21によって計測された蓄電池16の電圧値と所定の閾値(例えば)14Vとを比較することで、蓄電池16の状態が満充電を判定すべき状態であるか否かを判定する。すなわち、蓄電池16の電圧値が14Vを下回る場合、蓄電池16が満充電であることはあり得ない。このため、実施例1に係る満充電判定装置1は、蓄電池16の電圧値が14Vを下回る段階で満充電を判定しないように、満充電を判定すべき状態の下限値として14Vを設定するのである。
Then, the charge
こうして、充電状態判定部32によって蓄電池16の状態が満充電を判定すべき状態であると判定されると、スイッチ制御部31は、スイッチB13を『ON』の状態に制御し、スイッチA12を『OFF』の状態に制御する。すると、太陽電池10から出力された電流は、コンデンサ14に供給される。
Thus, when the state of the
ここで、コンデンサ14には、蓄電池16に対して所定電流値の一定電流を所定時間継続して供給するだけの電力が蓄積される。例えば、実施例1におけるコンデンサ14には、少なくとも、蓄電池16に対して10Aの一定電流を5分間継続して供給するだけの電力が蓄積される。
Here, the
そして、コンデンサ充電判定部33によってコンデンサ14に電力が所定の値まで蓄積されたことが判定されると、スイッチ制御部31は、スイッチA12を『ON』に制御する。すると、コンデンサ14に蓄積された電力が、蓄電池16に供給される。この時、コンデンサ14に蓄積された電力は、D/Dコンバータ15によって所定電流値の一定電流に変換される。そして、D/Dコンバータ15が、所定電流値の一定電流を所定時間継続して蓄電池16に供給する。例えば、実施例1におけるD/Dコンバータ15は、10Aの一定電流を5分間継続して蓄電池16に供給する。
When it is determined by the capacitor charge determination unit 33 that the power has been accumulated in the
一方、満充電判定部34は、蓄電池16に対する一定電流の供給が開始されると、蓄電池16が満充電であるか否かを判定する。すなわち、満充電判定部34は、一定電流による充電を前提とした満充電条件を用いて、蓄電池16が満充電であるか否かを判定する。
On the other hand, when the supply of the constant current to the
このように、実施例1に係る満充電判定装置1は、蓄電池16の状態が満充電を判定すべき状態である場合にのみコンデンサ14に対する蓄電を開始するので、太陽電池の出力電力を一旦コンデンサに充電する従来の手法に比較して、充電効率が向上する。また、満充電判定装置1は、コンデンサ14に蓄積した電力を用いて一定電流で蓄電池16を充電するので、一定電流による充電を前提とした満充電条件を用いて判定することができる。結果として、実施例1に係る満充電判定装置1は、満充電判定を適切に行うことが可能になる。
As described above, the full
[実施例1に係る満充電判定装置の構成]
次に、図1および図2を用いて、実施例1に係る満充電判定装置の構成を説明する。実施例1に係る満充電判定装置1は、図1に示すように、太陽電池10と、ダイオード11と、スイッチA12と、スイッチB13と、コンデンサ14と、D/Dコンバータ15と、蓄電池16と、電圧計測部21と、温度計測部22と、制御部30とを備える。なお、図1において、回路図と制御部30との間の点線の矢印は、回路と制御部30との間の信号線を意味する。また、制御部30内部の実線は、制御部30内部の信号線を意味する。
[Configuration of Full Charge Determination Device According to Embodiment 1]
Next, the configuration of the full charge determination device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 1, the full
太陽電池10は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する機器である。具体的には、太陽電池10は、図1に示すように、コンデンサ14や蓄電池16に接続され、太陽電池10から出力された電流は、コンデンサ14や蓄電池16に供給される。
The solar cell 10 is a device that generates electric power by converting solar energy into electric energy. Specifically, as shown in FIG. 1, the solar cell 10 is connected to the
ダイオード11は、整流素子である。具体的には、ダイオード11は、図1に示すように、コンデンサ14に蓄積された電力が、太陽電池10に対して逆流することを防止する。
The diode 11 is a rectifying element. Specifically, the diode 11 prevents the power stored in the
スイッチA12およびスイッチB13は、スイッチ素子であり、具体的には、図1に示すように、太陽電池10の一端にダイオード11を介して接続される。満充電判定装置1において、スイッチA12が『ON』の状態に制御され、スイッチB13が『OFF』の状態に制御されると、太陽電池10から出力された電流は、D/Dコンバータ15を介して蓄電池16に供給される。また、満充電判定装置1において、スイッチA12が『OFF』の状態に制御され、スイッチB13が『ON』の状態に制御されると、太陽電池10から出力された電流は、コンデンサ14に供給される。また、満充電判定装置1において、スイッチA12が『ON』の状態に制御され、スイッチB13が『ON』の状態に制御されると、コンデンサ14に蓄積された電力が、D/Dコンバータ15を介して蓄電池16に供給される。
The switch A12 and the switch B13 are switch elements, and specifically are connected to one end of the solar cell 10 via a diode 11 as shown in FIG. In the full
コンデンサ14は、電荷を蓄積もしくは放出する素子である。具体的には、コンデンサ14は、蓄電池16に対して所定電流値の一定電流を所定時間継続して供給するだけの電力を蓄積する素子である。例えば、実施例1におけるコンデンサ14は、蓄電池16に対して10Aの一定電流を5分間継続して供給するだけの電力を蓄積する。なお、コンデンサ14は、大容量キャパシタであってもよい。
The
D/Dコンバータ15は、入力された電流を所定電流値の一定電流に変換して出力する。例えば、実施例1におけるD/Dコンバータ15は、入力された電流を10Aの一定電流に変換して出力する。なお、蓄電池16の状態が、満充電を判定すべき状態となる前は、太陽電池10の変動した充電電流によって蓄電池16が充電されてもよい。このため、D/Dコンバータ15は、必ずしも入力された電流を所定電流値の一定電流に変換して出力する必要はなく、その瞬間の蓄電池16の電圧に一致する電圧、もしくはわずかに高い電圧を出力すればよい。すなわち、D/Dコンバータ15は、蓄電池16の電圧が所定の閾値(例えば)14Vに達して初めて、一定電流に変換して出力する動作を開始することになる。
The D /
言い換えると、実施例1におけるD/Dコンバータ15には、2つの動作モードがあり、一つは、蓄電池16の電圧が所定の閾値(例えば)14Vよりも低い場合の定電圧モード(蓄電池16の電圧に一致する電圧を出力するモード)である。また、もう一つは、蓄電池16の電圧が所定の閾値(例えば)14V以上となった場合の定電流モードである。
In other words, the D /
蓄電池16は、太陽電池10によって発電された電力を蓄える素子である。なお、実施例1においては、12V100Ahの蓄電池16を想定する。
The
電圧計測部21は、蓄電池16の電圧を計測する。具体的には、電圧計測部21は、センサ機能によって蓄電池16の電圧を計測し、計測した電圧を後述する充電状態判定部32に通知する。
The voltage measuring unit 21 measures the voltage of the
温度計測部22は、蓄電池16の温度を計測する。具体的には、温度計測部22は、センサ機能によって蓄電池16の温度を計測し、計測した温度を後述する満充電判定部34に通知する。
The temperature measurement unit 22 measures the temperature of the
制御部30は、図1に示すように、スイッチ制御部31と、充電状態判定部32と、コンデンサ充電判定部33と、満充電判定部34と、放電残容量判定部35とを備える。
As shown in FIG. 1, the
スイッチ制御部31は、スイッチA12およびスイッチB13を制御する。なお、実施例1においては、満充電判定装置1の初期状態において、スイッチA12もスイッチB13も『OFF』の状態であるとする。
The
実施例1におけるスイッチ制御部31は、蓄電池16が新たに接続されたことを検知すると、スイッチA12を『ON』の状態に制御する。すると、太陽電池10から出力された電流は、D/Dコンバータ15を介して蓄電池16に供給される。また、スイッチ制御部31は、充電状態判定部32から、蓄電池16の状態が満充電を判定すべき状態であると通知されると、図2の(A)に示すように、スイッチA12を『OFF』の状態に制御し、スイッチB13を『ON』の状態に制御する。すると、太陽電池10から出力された電流は、コンデンサ14に供給される。なお、図2は、スイッチ制御を説明するための図である。
When detecting that the
また、スイッチ制御部31は、コンデンサ充電判定部33から、コンデンサ14に電力が蓄積されたことを通知されると、図2の(B)に示すように、スイッチA12を『ON』の状態に制御する。すると、コンデンサ14に蓄積された電力が、D/Dコンバータ15を介して蓄電池16に供給される。なお、この時、太陽電池10も接続されているので、太陽電池10の出力電力も、D/Dコンバータ15を介して蓄電池16に供給されることになる。この時、必ずしも太陽電池10による発電があるとは限らないが、コンデンサ14に蓄積された電力と太陽電池10の出力電力との両者が一緒にD/Dコンバータ15へ供給されれば、次のコンデンサ14の充電にかかる時間を短くすることが可能である。その理由は、蓄電池16に供給される電力の一部が太陽電池10から供給されると、その分だけコンデンサ14の放電量は減ることになる。すると、例えば、所定時間一定電流が継続して蓄電池16に供給されたとしても、コンデンサ14の蓄電は空にならず、太陽電池10が直接蓄電池16を充電した分だけ、コンデンサ14に電力が残ることになる。このため、次のコンデンサ14の充電にかかる時間を短くすることが可能である。
Further, when the
また、スイッチ制御部31は、満充電判定部34から、蓄電池16が満充電であることを通知されると、スイッチA12を『OFF』の状態に制御し、スイッチB13を『OFF』の状態に制御する。すると、蓄電池16は、自己放電の状態となる。また、スイッチ制御部31は、放電残容量判定部35から、蓄電池16の放電残容量が90%まで低下したことを通知されると、スイッチA12を『ON』の状態に制御する。すると、再び、太陽電池10から出力された電流は、D/Dコンバータ15を介して蓄電池16に供給される。
In addition, when notified by the full
充電状態判定部32は、蓄電池16の状態が、満充電を判定すべき状態であるか否かを判定する。実施例1における充電状態判定部32は、電圧計測部21によって計測された蓄電池16の電圧値と所定の閾値(例えば)14Vとを比較することで、満充電を判定すべき状態であるか否かを判定する。そして、充電状態判定部32は、蓄電池16の状態が、満充電を判定すべき状態であると判定すると、その旨をスイッチ制御部31に通知する。
The charge
コンデンサ充電判定部33は、コンデンサ14に、蓄電池16に対して所定電流値の一定電流を所定時間継続して供給するだけの電力が蓄積されたことを判定する。具体的には、実施例1におけるコンデンサ充電判定部33は、コンデンサ14に、蓄電池16に対して10Aの一定電流を5分間継続して供給するだけの電力が蓄積されたことを判定すると、その旨をスイッチ制御部31に通知する。
The capacitor charge determination unit 33 determines that the
満充電判定部34は、蓄電池16の満充電を判定する。具体的には、満充電判定部34は、温度計測部22から通知された温度を用いて蓄電池16の満充電を判定し、蓄電池16が満充電であることを判定すると、その旨をスイッチ制御部31に通知する。実施例1における満充電判定部34は、コンデンサ14に蓄積された電力が蓄電池16に供給され始めると、その旨をスイッチ制御部31から通知される。そして、満充電判定部34は、その時に温度計測部22から通知された温度と、その後に温度計測部22から通知された温度とを5分間繰り返し比較し、1℃の温度上昇があった場合に、蓄電池16が満充電であることを判定する。
The full
放電残容量判定部35は、蓄電池16の放電残容量を判定する。具体的には、放電残容量判定部35は、蓄電池16の放電残容量を判定し、蓄電池16の放電残容量が所定の閾値まで低下したと判定すると、その旨をスイッチ制御部31に通知する。例えば、実施例1における放電残容量判定部35は、蓄電池16の放電残容量が90%まで低下したと判定すると、その旨をスイッチ制御部31に通知する。
The remaining discharge
[実施例1に係る満充電判定装置による処理手順]
次に、図3を用いて、実施例1に係る満充電判定装置1による処理手順を説明する。図3は、実施例1に係る満充電判定装置による処理手順を示すフローチャートである。
[Processing Procedure by Full Charge Determination Device According to Embodiment 1]
Next, a processing procedure performed by the full
満充電判定装置1の初期状態において、スイッチA12もスイッチB13も『OFF』の状態であるとする。まず、スイッチ制御部31は、蓄電池16が新たに接続されたことを契機として、スイッチA12を『ON』の状態に制御する(ステップS1)。そして、スイッチ制御部31は、スイッチA12を『ON』の状態に制御したことを充電状態判定部32に通知する。
Assume that in the initial state of the full
続いて、充電状態判定部32が、電圧計測部21によって計測された蓄電池16の電圧値と閾値14Vとを比較することで、満充電を判定すべき状態であるか否かを判定する(S2)。そして、満充電を判定すべき状態であると判定すると(ステップS2肯定)、充電状態判定部32は、その旨をスイッチ制御部31に通知する。
Subsequently, the charge
すると、スイッチ制御部31は、スイッチB13を『ON』の状態に制御し(ステップS3)、スイッチA12を『OFF』の状態に制御する(ステップS4)。そして、スイッチ制御部31は、その旨をコンデンサ充電判定部33に通知する。
Then, the
続いて、コンデンサ充電判定部33が、コンデンサ14に、蓄電池16に対して所定電流値の一定電流を所定時間継続して供給するだけの電力が蓄積されたか否かを判定する(ステップS5)。そして、蓄積されたと判定すると(ステップS5肯定)、その旨をスイッチ制御部31に通知する。
Subsequently, the capacitor charging determination unit 33 determines whether or not electric power has been accumulated in the
すると、スイッチ制御部31は、スイッチA12を『ON』の状態に制御し(ステップS6)、その旨を満充電判定部34に通知する。
Then, the
そして、満充電判定部34は、スイッチ制御部31からスイッチA12を『ON』の状態に制御したことを通知された時に温度計測部22から通知された温度と、その後に温度計測部22から通知された温度とを5分間繰り返し比較し、1℃の温度上昇があった場合に、蓄電池16が満充電であることを判定する(ステップS7およびS8)。
Then, the full
蓄電池16が満充電であることを判定した場合(ステップS8肯定)、満充電判定部34がその旨をスイッチ制御部31に通知すると、スイッチ制御部31は、スイッチA12およびスイッチB13を『OFF』の状態に制御し(ステップS9)、その旨を放電残容量判定部35に通知する。
When it is determined that the
すると、放電残容量判定部35は、蓄電池16の放電残容量を判定し(ステップS10)、蓄電池16の放電残容量が90%まで低下したと判定すると(ステップS10肯定)、その旨をスイッチ制御部31に通知する。すると、スイッチ制御部31は、再び、スイッチA12を『ON』の状態に制御する処理に戻る(ステップS1)。
Then, the remaining discharge
なお、S7において、満充電判定部34によって蓄電池16が満充電であることが判定されないまま5分間経過してしまった場合とは(ステップS7肯定)、すなわち、蓄電池16が満充電とならなかった場合である。このため、満充電判定部34は、蓄電池16が満充電とならなかったことをスイッチ制御部31に通知する。すると、スイッチ制御部31は、スイッチA12を『OFF』の状態に制御して(ステップS4)、再び、太陽電池10から出力された電流をコンデンサ14に蓄積する処理に戻る。
In S7, when 5 minutes have passed without the
[実施例1の効果]
上記してきたように、実施例1に係る満充電判定装置1は、蓄電池16の状態が満充電を判定すべき状態であるか否かを判定し、蓄電池16の状態が満充電を判定すべき状態であると判定すると、蓄電池16に対して所定電流値の一定電流を所定時間継続して供給する電力を、太陽電池10から出力された電流を用いてコンデンサ14に蓄積する。そして、満充電判定装置1は、コンデンサ14に蓄積された電力を所定電流値の一定電流に変換し、変換した所定電流値の一定電流を所定時間継続して蓄電池16に対して供給する。また、満充電判定装置1は、蓄電池16に対する一定電流の供給が開始されると、蓄電池16が満充電であるか否かを判定する。
[Effect of Example 1]
As described above, the full
このように、実施例1に係る満充電判定装置1は、蓄電池16の状態が満充電を判定すべき状態である場合にのみコンデンサ14に対する蓄電を開始するので、太陽電池の出力電力を一旦コンデンサに充電する従来の手法に比較して、充電効率が向上する。また、満充電判定装置1は、コンデンサ14に蓄積した電力を用いて一定電流で蓄電池16を充電するので、一定電流による充電を前提とした満充電条件を用いて判定することができる。結果として、実施例1に係る満充電判定装置1は、満充電判定を適切に行うことが可能になる。
As described above, the full
なお、ここで、一定電流による充電について簡単に説明しておく。鉛蓄電池では、従来、充電方式として、フロート充電方式が採用されている。フロート充電方式とは、蓄電池の電圧を一定電圧に保持し、自己放電した容量分だけ微少電流で充電する方式である。フロート充電方式の利点は、一定の出力電圧で直接蓄電池を充電できるので、専用の充電器が不要であるという点である。 Here, charging with a constant current will be briefly described. In the lead storage battery, a float charging method is conventionally employed as a charging method. The float charging method is a method in which the voltage of the storage battery is held at a constant voltage and charged with a minute current corresponding to the self-discharged capacity. The advantage of the float charging method is that a dedicated battery is not required because the storage battery can be directly charged with a constant output voltage.
しかしながら、ニッケル水素蓄電池の場合、充電末期の蓄電池の電圧が環境温度で大きく変動してしまうので(高温では低くなり、低温では高くなる)、フロート充電方式を適用すると、環境温度によって過充電になったり充電不足になったりしてしまう。特に、過充電の場合、正極表面で電解液が分解し、酸素が発生する副反応が起こり、劣化が進行する恐れがある。また、一定電圧による充電では、充電電流が微少(0.01C未満)となる場合があり、充電効率が著しく低下して充電されたエネルギーが全て発熱となり、劣化を促進する恐れがある。なお、鉛蓄電池も状況は同じであり、フロート充電方式の場合、特に高温環境下では蓄電池の劣化が進行する可能性があるため、一定電流による充電を適用する方が好ましい。 However, in the case of a nickel metal hydride storage battery, the voltage of the storage battery at the end of charging greatly fluctuates depending on the environmental temperature (lower at high temperature and higher at low temperature). Or run out of charge. In particular, in the case of overcharge, the electrolyte solution is decomposed on the surface of the positive electrode, a side reaction in which oxygen is generated occurs, and deterioration may progress. In addition, in charging with a constant voltage, the charging current may be very small (less than 0.01 C), and the charging efficiency may be significantly reduced, and all the charged energy may generate heat and promote deterioration. It should be noted that the situation is the same for the lead storage battery, and in the case of the float charging method, it is preferable to apply charging with a constant current because the deterioration of the storage battery may proceed particularly in a high temperature environment.
このような事情から、一定電流による充電方式の適用が望まれる場合が多くある。次に、一定電流による充電方式を適用した場合の満充電判定について簡単に説明する。一定電流による充電方式においては、充電電流が一定電流(例えば、0.1C:蓄電池容量[Ah]に対する充電電流の割合)に維持しながら行われ、例えば、蓄電池の電圧、温度などを監視しながらいくつかの満充電条件を設定し、いずれかの満充電条件を満たした場合に、充電を終了する。満充電条件は、単位時間あたりの蓄電池の温度上昇が設定値を上回った場合(dT/dt条件)、蓄電池の電圧が設定値を上回った場合(上限電圧条件)、満充電後に蓄電池の電圧がピーク値を取り低下に転じる性質を利用したもの(−ΔV条件)などがある。 Under such circumstances, application of a charging method with a constant current is often desired. Next, a full charge determination when a charging method using a constant current is applied will be briefly described. In the charging method using a constant current, the charging current is maintained while maintaining a constant current (for example, 0.1 C: the ratio of the charging current to the storage battery capacity [Ah]), for example, while monitoring the voltage, temperature, etc. of the storage battery. Several full charge conditions are set, and charging is terminated when any full charge condition is satisfied. The full charge condition is that when the temperature rise of the storage battery per unit time exceeds the set value (dT / dt condition), the voltage of the storage battery exceeds the set value (upper limit voltage condition), the voltage of the storage battery after full charge There are those utilizing the property of taking a peak value and turning down (−ΔV condition).
dT/dt条件は、一定量以上の充電電流がある場合にのみ有効な満充電判定条件であり、これを下回る充電電流では明確な温度上昇が現れにくく、充電電流が変動してしまう状況下で満充電判定に用いることは困難である。また、上限電圧条件も、一定電流による充電を前提にしており、充電電流と蓄電池の電圧とが常に変動してしまう状況下で満充電判定に用いることは困難である。また、−ΔV条件も同様に、充電電流と蓄電池の電圧とが常に変動してしまう状況下で満充電判定に用いることは困難である。 The dT / dt condition is a full charge determination condition that is effective only when there is a charge current of a certain amount or more. Under a situation in which a clear temperature rise hardly appears at a charge current below this, and the charge current fluctuates. It is difficult to use for full charge determination. Moreover, the upper limit voltage condition is also based on the premise of charging with a constant current, and it is difficult to use it for full charge determination under a situation where the charging current and the voltage of the storage battery are constantly fluctuating. Similarly, the −ΔV condition is difficult to use for full charge determination under a situation where the charging current and the voltage of the storage battery constantly fluctuate.
この点、実施例1に係る満充電判定装置1は、上記してきたように、コンデンサ14に蓄積した電力を用いて一定電流で蓄電池16を充電するので、充電電流と蓄電池の電圧とが常に変動してしまう状況を回避することが可能になる。その結果、一定電流による充電を前提とした満充電条件(dT/dt条件、上限電圧条件、−ΔV条件)を用いて判定することが可能になり、ひいては、一定電流による充電方式を適用することが可能になるのである。
In this regard, the full
[他の実施例]
さて、これまで本発明の実施例1について説明してきたが、本発明は上記した実施例1以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
[Other embodiments]
Although the first embodiment of the present invention has been described so far, the present invention may be implemented in various different forms other than the first embodiment described above.
[電源]
実施例1においては、電流値が一定でない電流を出力する電源として太陽電池を想定してきたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、商用電源や燃料電池などであっても、一定電流でない不安定な電流を出力する電源であれば、本発明を同様に適用することができる。もとより、一定電流を出力する電源であっても何ら問題ない。
[Power supply]
In Example 1, although the solar cell was assumed as a power supply which outputs the electric current whose electric current value is not constant, this invention is not limited to this. For example, the present invention can be similarly applied to a commercial power source or a fuel cell as long as the power source outputs an unstable current that is not a constant current. Of course, there is no problem even if the power source outputs a constant current.
[満充電を判定する状態の判定]
また、実施例1においては、蓄電池16の電圧値が14Vを上回るか否かという基準を用いて、満充電を判定すべき状態であるか否かを判定する手法を説明してきたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、満充電判定装置1は、放電残容量判定部35における放電残容量の計算結果が、所定の容量(例えば、90%)を上回るか否かという基準を用いて、満充電を判定すべき状態であるか否かを判定してもよい。また、例えば、満充電判定装置1は、満充電判定装置1を利用する利用者によってボタンが押下されるなどすることで、充電状態判定部32が判定のトリガとなる外部信号を受信した場合に、満充電を判定すべき状態であると判定してもよい。
[Judgment of state to judge full charge]
Moreover, in Example 1, although the method of determining whether it is a state which should determine full charge was demonstrated using the reference | standard of whether the voltage value of the
[満充電判定条件]
また、実施例1においては、満充電判定部34が、コンデンサ14に蓄積された電力が蓄電池16に供給され始めた時点から5分間に1℃の温度上昇があった場合に、蓄電池16が満充電であると判定する手法を説明してきた。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。
[Full charge judgment condition]
Further, in the first embodiment, when the full
例えば、電圧計測部21が、蓄電池16の電圧値を満充電判定部34に通知し、満充電判定部34が、電圧計測部21から通知された蓄電池16の電圧値が上限値である15Vに達した場合に、満充電であると判定する手法でもよい。なお、蓄電池16の電圧値の上限値は、蓄電池16の温度に依存して変動するので、満充電判定部34は、温度計測部22から通知される温度とともに蓄電池16の電圧値が上限値に達したか否かを判定する手法でもよい。
For example, the voltage measurement unit 21 notifies the full
また、例えば、電圧計測部21が、蓄電池16の電圧値を満充電判定部34に通知し、満充電判定部34が、蓄電池16の電圧値が低下に転じた場合に、満充電であると判定する手法でもよい。具体的な例を挙げると、例えば、満充電判定部34は、コンデンサ14に蓄積された電力が蓄電池16に供給され始めた時点からの最高電圧値よりも現在の電圧値が0.2V低下した場合に、満充電と判定してもよい。
In addition, for example, when the voltage measurement unit 21 notifies the full
また、例えば、満充電判定部34は、複数の満充電判定条件を用いて、満充電と判定してもよい。すなわち、満充電判定部34は、上記した満充電判定条件を複数用いて、いずれか一つの条件を満たした場合に、満充電と判定してもよい。
For example, the full
[負荷の接続]
また、実施例1においては、蓄電池16に負荷が接続されていないことを想定して説明してきたが、本発明はこれに限られるものではなく、蓄電池16に負荷が接続されていてもよい。例えば、図3のステップS9において、スイッチ制御部31が、スイッチAおよびスイッチB13を『OFF』の状態に制御した後に、蓄電池16に充電された電力が負荷に供給されるように制御する。すると、ステップS10において、蓄電池16に充電された電力は、自己放電のみならず負荷に供給されることで、低下することになる。その後、蓄電池16の放電残容量がある程度まで低下した後に、スイッチ制御部31は、負荷を一旦切り離し、スイッチA12を『ON』の状態に制御する処理(ステップS1)に戻る。
[Load connection]
In the first embodiment, the description has been given assuming that the load is not connected to the
[満充電を判定するタイミング]
また、実施例1においては、満充電判定部34は、スイッチ制御部31からスイッチA12を『ON』の状態に制御したことを通知された時に、満充電を判定する処理を開始することを想定して説明してきた。この場合には、満充電判定部34は、満充電を判定する必要がない場合には満充電を判定する処理を行わず、制御部30の負荷を軽減するという効果を得ることができる。もっとも、本発明はこれに限られるものではなく、満充電判定部34は、蓄電池16の満充電を常時判定していてもよい。
[When to determine full charge]
Further, in the first embodiment, it is assumed that the full
[システム構成等]
また、明細書や図面で示した処理手順(図3など)、具体的名称(図1〜図3など)、各種のデータやパラメータを含む情報(図3など)については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、図示した装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。また、スイッチ制御部31、充電状態判定部32、コンデンサ充電判定部33、満充電判定部34、放電残容量判定部35は、一つのマイクロプロセッサ上で、ソフトウェア処理によって行うことでもよい。
[System configuration, etc.]
In addition, the processing procedure shown in the description and drawings (such as FIG. 3), specific names (such as FIGS. 1 to 3), and information including various data and parameters (such as FIG. 3), unless otherwise specified. Can be changed arbitrarily. Each component of the illustrated apparatus is functionally conceptual and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. Further, the
以上のように、本発明に係る満充電判定装置および満充電判定方法は、蓄電池の満充電を判定することに有用であり、特に、満充電判定を適切に行うことに適する。 As described above, the full charge determination device and the full charge determination method according to the present invention are useful for determining full charge of a storage battery, and are particularly suitable for appropriately performing full charge determination.
1 満充電判定装置
10 太陽電池
11 ダイオード
12 スイッチA
13 スイッチB
14 コンデンサ
15 D/Dコンバータ
16 蓄電池
21 電圧計測部
22 温度計測部
30 制御部
31 スイッチ制御部
32 充電状態判定部
33 コンデンサ充電判定部
34 満充電判定部
35 放電残容量判定部
DESCRIPTION OF
13 Switch B
DESCRIPTION OF
Claims (2)
電流を出力する電源手段と、
前記蓄電池の状態が満充電を判定すべき状態であるか否かを判定するとともに当該蓄電池が満充電であるか否かを判定する制御手段と、
前記制御手段によって前記蓄電池の状態が満充電を判定すべき状態であると判定されると、当該蓄電池に対して所定電流値の一定電流を所定時間継続して供給する電力を、前記電源手段から出力された電流を用いて蓄積する蓄電手段と、
前記蓄電手段によって蓄積された電力を前記所定電流値の一定電流に変換し、変換した所定電流値の一定電流を前記所定時間継続して前記蓄電池に対して供給する一定電流供給手段とを備え、
前記制御手段は、
前記蓄電池の状態が満充電を判定すべき状態であるか否かを判定する充電状態判定手段と、
前記一定電流供給手段によって前記蓄電池に対する一定電流の供給が開始されると、当該蓄電池が満充電であるか否かを判定する満充電判定手段と、
を備えたことを特徴とする満充電判定装置。 A full charge determination device for determining full charge of a storage battery,
Power supply means for outputting current;
Control means for determining whether or not the state of the storage battery is a state in which full charge is to be determined, and for determining whether or not the storage battery is fully charged;
When it is determined by the control means that the state of the storage battery is a state in which full charge is to be determined, electric power for continuously supplying a constant current of a predetermined current value to the storage battery for a predetermined time is supplied from the power supply means. Power storage means for storing using the output current;
Constant power supply means for converting the electric power stored by the power storage means into a constant current of the predetermined current value, and supplying the converted constant current of the predetermined current value to the storage battery continuously for the predetermined time ,
The control means includes
Charge state determination means for determining whether or not the state of the storage battery is a state in which full charge should be determined;
When the supply of the constant current to the storage battery is started by the constant current supply means, full charge determination means for determining whether or not the storage battery is fully charged;
A fully charged determination device comprising:
前記蓄電池の状態が満充電を判定すべき状態であるか否かを判定するとともに当該蓄電池が満充電であるか否かを判定する制御工程と、
前記制御工程によって前記蓄電池の状態が満充電を判定すべき状態であると判定されると、当該蓄電池に対して所定電流値の一定電流を所定時間継続して供給する電力を、電源部から出力された電流を用いて蓄積する蓄電工程と、
前記蓄電工程によって蓄積された電力を前記所定電流値の一定電流に変換し、変換した所定電流値の一定電流を前記所定時間継続して前記蓄電池に対して供給する一定電流供給工程とを含み、
前記制御工程は、
前記蓄電池の状態が満充電を判定すべき状態であるか否かを判定する充電状態判定工程と、
前記一定電流供給工程によって前記蓄電池に対する一定電流の供給が開始されると、当該蓄電池が満充電であるか否かを判定する満充電判定工程と、
を含んだことを特徴とする満充電判定方法。 A full charge determination method for determining full charge of a storage battery,
A control step of determining whether or not the state of the storage battery is a state where full charge should be determined and determining whether or not the storage battery is fully charged;
When it is determined by the control step that the state of the storage battery is a state in which full charge is to be determined, power that continuously supplies a constant current of a predetermined current value to the storage battery for a predetermined time is output from the power supply unit. A storage step of storing using the generated current;
A constant current supply step of converting the electric power accumulated in the power storage step into a constant current of the predetermined current value, and supplying the converted constant current of the predetermined current value to the storage battery continuously for the predetermined time ,
The control step includes
A charge state determination step of determining whether or not the state of the storage battery is a state where full charge should be determined;
When supply of a constant current to the storage battery is started by the constant current supply step, a full charge determination step of determining whether or not the storage battery is fully charged;
A method for determining full charge, comprising:
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